熱學第十三章第3講熱力學定律和能量守恒欄目導航01知識梳理查漏03配套訓練02題點

各個擊破知識梳理查漏1符號WQΔU＋外界對物體做功物體______熱量內能______－物體對外界做功物體______熱量內能______1．熱力學第一定律(1)內容：一個熱力學系統的內能增量等于外界向它傳遞的________與外界對它所做的功的和．(2)表達式：ΔU＝__________.(3)ΔU＝Q＋W中正、負號法則：熱力學第一定律與能量守恒定律熱量知識一Q＋W吸收增加放出減少2．能量守恒定律(1)內容：能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，它只能從一種形式_______為另一種形式，或者從一個物體________到別的物體，在________或________的過程中，能量的總量保持不變．(2)能量守恒定律是一切自然現象都遵守的基本規律．轉化轉移轉化轉移【自測1】(2021年北京海淀名校)下列說法正確的是 (

)A．物體溫度升高，每個分子的動能都增加B．物體溫度升高，分子的平均動能增加C．物體從外界吸收熱量，物體的內能一定增加D．外界對物體做功，物體的內能一定增加【答案】B【解析】物體溫度升高時平均分子動能增加，但并非每個分子動能都增加，A錯誤，B正確．熱傳遞和做功是改變內能的兩種方式，兩者等效，只確定一種方式不能確定內能如何變化，故C、D錯誤．1．兩種表述(1)第一種表述：熱量不能自發地從________物體傳遞到________物體(克勞修斯表述)．(2)第二種表述：不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功而不引起其他變化(開爾文表述)．熱力學第二定律低溫知識二高溫2．第二類永動機是指設想只從單一熱源吸收熱量，使之完全變為有用的功而不引起其他變化的熱機．這類永動機不可能制成的原因是其違反了___________________．熱力學第二定律【自測2】(多選)(2021年益陽名校月考)下列有關熱力學第二定律的說法不正確的有 (

)A．氣體自發地擴散運動總是向著更為無序的方向進行，是可逆過程B．第二類永動機雖然不違反能量守恒定律，但它是制造不出來的C．空調既能制冷又能制熱，說明熱傳遞不具有方向性D．一定質量的理想氣體向真空自由膨脹時，體積增大，熵減小【答案】ACD題點各個擊破2三種特殊情況命題點一熱力學第一定律的理解與應用[自修掌握類]過程含義內能變化物理意義絕熱Q＝0ΔU＝W外界對物體做的功等于物體內能的增加等容W＝0Q＝ΔU物體吸收的熱量等于物體內能的增加等溫ΔU＝0W＝－Q外界對物體做的功，等于物體放出的熱量例1

(多選)氣閘艙是載人航天器中供航天員進入太空或由太空返回用的氣密性裝置，其原理圖如圖所示．座艙A與氣閘艙B之間裝有閥門K，座艙A中充滿空氣，氣閘艙B內為真空．航天員從太空返回氣閘艙時，打開閥門K，A中的氣體進入B中，最終達到平衡．假設此過程中系統與外界沒有熱交換，艙內氣體可視為理想氣體，下列說法正確的是 (

)A．氣體并沒有對外做功，氣體內能不變B．B中氣體可自發地全部退回到A中C．氣體溫度不變，體積增大，壓強減小D．氣體體積膨脹，對外做功，內能減小【答案】AC1．(多選)景頗族的祖先發明的點火器如圖所示，用牛角做套筒，木制推桿前端黏著艾絨，猛推推桿，艾絨即可點燃．對筒內封閉的氣體，在此壓縮過程中 (

)A．氣體溫度升高，壓強不變B．氣體溫度升高，壓強變大C．外界對氣體做正功，氣體內能增加D．外界對氣體做正功，氣體內能減少【答案】BC【解析】壓縮氣體時，外界對氣體做功，內能增加，溫度升高，體積變小，壓強增大，故B、C正確，A、D錯誤．2．(多選)(2021年東莞名校模擬)一定質量的理想氣體被活塞封閉在透熱的汽缸中，如圖所示．不計活塞與汽缸的摩擦，當用外力向上緩慢拉動活塞的過程中，環境溫度保持不變．下列判斷正確的是 (

)A．外力對氣體做正功，氣體內能增加，吸收熱量B．氣體對外做功，內能不變，吸收熱量C．外界對氣體做功，內能不變，放出熱量D．氣體吸收的熱量等于氣體對活塞做的功【答案】BD【解析】活塞緩慢上移的過程中氣體膨脹對活塞做功，而氣體溫度保持不變，內能不變．由熱力學第一定律ΔU＝W＋Q＝0知，Q>0，即吸收熱量，故B、D正確．氣體實驗定律與熱力學定律的求解思路命題點二能量轉化與能量守恒定律的應用[師生共研類]例2

(多選)下面設想符合能量守恒定律的是 (

)A．利用永久磁鐵間的作用力，造一臺永遠轉動的機械B．做一條船，利用流水的能量逆水行舟C．通過太陽照射飛機，即使飛機不帶燃料也能飛行D．利用核動力駕駛地球離開太陽系【答案】BCD1．(多選)(2021年佛山名校模擬)如圖所示的哈勃瓶，在瓶內塞有一氣球，氣球的吹氣口反扣在瓶口上，瓶底的圓孔上配有一個橡皮塞，玻璃瓶導熱性能良好．在一次實驗中，瓶內有氣球和橡皮塞封閉的一定質量的氣體(可視為理想氣體)，在對氣球緩慢吹氣過程中，則瓶內氣體

(

)A．密度減少B．平均動能增大C．對外界放出熱量D．若打開橡皮塞后瞬間，溫度將降低【答案】CD【解析】在對氣球緩慢吹氣過程中，氣球內的氣體的量增大．根據克拉伯龍方程可知，氣體的體積若不變，則氣體壓強變大．瓶內氣體的壓強增大，而溫度不變，所以瓶內的氣體的體積減小，密度增大，故A錯誤．因系統導熱可知瓶內氣體的溫度不變，分子的平均動能不變，故B錯誤．溫度不變時，體積減小，理想氣體內能不變，由熱力學第一定律知外界對氣體做功與氣體放出熱量相等，故C正確．若打開橡皮塞后瞬間，氣體將快速從瓶內跑出，氣體對外做功．由于來不及吸收熱量，所以氣體的溫度將降低，故D正確．2．(多選)如圖所示，p－V圖中的每個方格均為正方形，一定質量的理想氣體從a狀態沿直線變化到b狀態，再沿直線變化到c狀態，最后沿直線回到a狀態．則下列說法正確的是 (

)A．從a狀態變化到b狀態的過程中氣體分子的平均動能先增大后減小B．從a狀態變化到b狀態的過程中氣體的密度不斷增大C．從b狀態變化到c狀態的過程中氣體一定吸熱D．從c狀態變化到a狀態的過程中氣體放出的熱量一定大于外界對氣體做的功【答案】ACD3．(多選)(2021年全國卷Ⅱ改編)如圖，一定量的理想氣體從狀態a(p0，V0，T0)經熱力學過程ab、bc、ca

后又回到狀態a.對于ab、bc、ca

三個過程，下列說法正確的是 (

)A．ab

過程中，氣體始終吸熱B．ca

過程中，氣體始終放熱C．ca

過程中，氣體對外界做功D．bc

過程中，氣體的溫度先降低后升高【答案】AB【解析】由理想氣體的p－V圖可知，理想氣體經歷ab過程，體積不變，則W＝0.而壓強增大，由pV＝nRT可知，理想氣體的溫度升高，則內能增大，由ΔU＝Q＋W可知，氣體一直吸熱，故A正確．理想氣體經歷ca過程為等壓壓縮，則外界對氣體做功W>0.由pV＝nRT知溫度降低，即內能減少，ΔU<0.由ΔU＝Q＋W可知，Q<0，即氣體放熱，故B正確，C錯誤．由pV＝nRT可知，p－V圖像的坐標圍成的面積反映溫度．b狀態和c狀態的坐標面積相等，而中間狀態的坐標面積更大，故bc過程的溫度先升高后降低，故D錯誤．1．兩類永動機的比較：命題點三對熱力學第二定律的理解[自修掌握類]第一類永動機第二類永動機不需要任何動力或燃料，卻能不斷地對外做功的機器從單一熱源吸收熱量，使之完全變成功，而不產生其他影響的機器違背能量守恒定律，不可能制成不違背能量守恒定律，但違背熱力學第二定律，不可能制成2.熱力學第一、第二定律的比較比較熱力學第一定律熱力學第二定律定律揭示的問題它從能量守恒的角度揭示了功、熱量和內能改變量三者的定量關系它指出自然界中出現的宏觀過程是有方向性的兩定律的關系在熱力學中，兩者既相互獨立，又互為補充，共同構成了熱力學知識的理論基礎例3

(多選)以下現象不違背熱力學第二定律的是 (

)A．一杯熱茶在打開蓋后，茶會自動變涼B．沒有漏氣、沒有摩擦的理想熱機，其效率可能是100%C．桶中渾濁的泥水在靜置一段時間后，泥沙下沉，上面的水變清，泥、水自動分離D．熱量自發地從低溫物體傳到高溫物體【答案】AC【解析】熱茶自動變涼是熱從高溫物體傳遞到低溫物體，A正確．任何熱機效率都不可能達到100%，B錯誤．泥水分離是機械能(重力勢能)向內能的轉化，C正確．熱量不能自發地從低溫物體傳到高溫物體，D錯誤．1．(多選)關于兩類永動機和熱力學的兩個定律，下列說法不正確的是 (

)A．第二類永動機不可能制成是因為違反了熱力學第一定律B．第一類永動機不可能制成是因為違反了熱力學第二定律C．由熱力學第一定律可知做功可以改變內能，熱傳遞也可以改變內能，但同時做功和熱傳遞不一定會改變內能D．由熱力學第二定律可知熱量從低溫物體傳向高溫物體是可能的，從單一熱源吸收熱量，完全變成功也是可能的【答案】AB【解析】第一類永動機違反能量守恒定律，第二類永動機違反熱力學第二定律，兩類永動機都不可能制造出來，故A、B錯誤．由熱力學第一定律可知W≠0，Q≠0，但ΔU＝W＋Q可以等于0，C正確．由熱力學第二定律可知D中現象是可能的，但會引起其他變化，D正確．2．(多選)下列關于熱力學第二定律的說法正確的是 (

)A．所有符合能量守恒定律的宏觀過程都能真的發